Вопрос школьника
Мишень из Li 6 3 подвергают бомбардировке нейтронами. Какова кинетическая энергия Wп этих нейтронов, если в направлении движения нейтронов вылетают α-частицы с кинетической энергией Wα = 3,0 МэВ? Энергией испускаемых γ-квантов можно пренебречь
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии и массы.
Известно, что при бомбардировке ядра Li 6 3 нейтронами происходит ядерная реакция, в результате которой образуются α-частицы и другие частицы.
Можно записать уравнение реакции:
Li 6 3 + n → α + T
где α — альфа-частица, T — триитий.
Согласно закону сохранения энергии, кинетическая энергия нейтронов должна равняться сумме кинетических энергий образовавшихся частиц:
Wп = Wα + WT
где Wп — кинетическая энергия нейтронов, Wα — кинетическая энергия альфа-частиц, WT — кинетическая энергия триития.
Известно, что кинетическая энергия альфа-частиц равна Wα = 3,0 МэВ.
Для определения кинетической энергии триития необходимо использовать закон сохранения массы.
Масса ядра Li 6 3 равна 6,015122887 u, масса нейтрона равна 1,00866491588 u, масса альфа-частицы равна 4,00260325415 u, масса триития равна 3,0160492779 u.
Согласно закону сохранения массы, масса образовавшихся частиц должна равняться массе исходного ядра:
6,015122887 u + 1,00866491588 u = 4,00260325415 u + 3,0160492779 u + mT
где mT — масса триития.
Отсюда можно выразить массу триития:
mT = 6,015122887 u + 1,00866491588 u — 4,00260325415 u — 3,0160492779 u = 0,00413527093 u
Кинетическая энергия триития равна:
WT = (mT c^2) — (mT0 c^2)
где c — скорость света, mT0 — покоящаяся масса триития.
Покоящаяся масса триития равна 3,0160492779 u, скорость света c = 299792458 м/с.
WT = (0,00413527093 u * (299792458 м/с)^2) — (3,0160492779 u * (299792458 м/с)^2) = 17,588 МэВ
Таким образом, кинетическая энергия нейтронов, которые бомбардировали ядро Li 6 3, равна:
Wп = Wα + WT = 3,0 МэВ + 17,588 МэВ = 20,588 МэВ
Ответ: кинетическая энергия нейтронов, которые бомбардировали ядро Li 6 3, равна 20,588 МэВ.
